이 글은 인포테인먼트와 운전자 보조 시스템의 완벽한 통합의 필요성을 지지하는 증거를 제시한다. 엄격한 실시간성과 높은 대역폭 요건이 모두 충족돼야 한다. 고유한 동시성의 멀티채널 네트워크 접근 방식은 그 첫 번째 선택지가 될 것이다. 그 다음에는 성숙성, 비용 효율성, 유연한 토폴로지 등 추가적인 장점들로 적절한 안전 무결성 등급(Safety Integrity Level: SIL)까지 갖춰, MOST가 시스템 솔루션 관점에서 가장 적합하다는 것이 증명된다.

 
첨단 운전자 보조 시스템(Advanced Driver Assistance Systems)은 차량 내의 상이한 많은 전기/전자 시스템의 클러스터에 대한 인터페이스와 함께 차량의 필수적인 부분이 되고 있다. 인체와 비교하면, 레이다, 카메라 또는 초음파 등의 센서와 스티어링, 브레이크, ESP, 에어백 등의 처리 장치 및 액추에이터와 같은 많은 기능들이 구현되고 연결돼야 한다. 용도의 복잡성과 정보를 교환해야만 하는 상이한 자동차 분야를 고려한다면, 적절한 네트워크 인프라는 시스템의 효율성을 위해 확실히 중요하다. 기능적인 관점에서, 운전자 보조 시스템들은 고전적인 인포테인먼트 시스템들의 기능 범위를 확대하기 시작했다.
그림 1 “E/E 아키텍처의 진화”에서 보는 바와 같이, 운전자 보조 영역은 E/E 에코시스템의 필수적인 부분이 될 것이다. 운전자 보조 시스템과 인포테인먼트는 앞으로 동반 성장할 것이다.

전형적인 새로운 운전자 보조 애플리케이션 즉,
- 충돌 경고(Collision Warning)
- 교통표지 모니터(Traffic Sign Monitor)
- 차선이탈 경고(Lane Departure Warning)
- 첨단 차선안내(Advanced Lane Guidance)
- 보행자 경고(Pedestrian Warning)
- 야간 식별(Night Vision)
- 적응형 순항제어(Adaptive Cruise Control)
- 충돌예방 경고(Pre-Crash Warning)

등의 운전자 보조 애플리케이션들은 관리자로서 운전자를 포함할 것이라는 공통점이 있다.
결과적으로, 운전자의 주의는 제한적이지만 가장 중요한 자원으로서 추가로 공유돼야 한다. 이로 인해 향후에는 가용성 등의 측면에서 많은 도전과제들이 파생될 것이다.
그런데 이런 맥락에서 결정적인 것은 자동차의 인프라 수준, 특히 네트워크 수준에 미치는 영향이다. 운전자 보조 시스템과 인포테인먼트 시스템이 함께 작동하면서도 완벽한 시스템 구축이 요구될 때에는 네트워크 수준에서 다음과 같은 특별한 요구사항을 반영해야 한다.

- 멀티채널 네트워크의 높은 통합(High integration of multi-channel network)
- 엄격한 실시간성, 결정성 및 낮은 지연(Hard real-time, determinism and low latency)
- 유연한 토폴로지(Flexible topology)
- 높은 대역폭(High bandwidth)
- 안전성 측면(Safety aspects)
- 강건성 및 성숙성(Robustness and maturity)

다음 절에서는 고유한 동시성을 가진 멀티채널 네트워크 접근 방식이 첫 번째 선택지가 될 것임을 보여줄 것이다.
성숙성, 비용 효율성 및 유연한 토폴로지 등 추가적인 장점은 시스템 솔루션 관점에서 가장 적합한 기술이기 때문에, MOST 기술에 대한 추가적인 논거가 된다.




멀티채널 접근 방식(Multi-channel approach)
운전자 보조 시스템들은 일반적으로 다양한 센서 데이터를 처리해야 한다. 복잡성을 극복하기 위해서 대개 다양한 추상화 수준과 타이밍 제약이 있는 계층적 접근 방식을 모색한다. 보다 낮은 수준에서는 높은 대역폭뿐만 아니라 일관되고 빠른 전송이 요구되는 가공되지 않은 수많은 데이터가 있다. 중간 수준에서는 객체와 속성(attributes)을 전송해야 한다. 마지막으로, 가장 높은 수준에서는 해석 데이터가 흐를 것이다. 전형적인 MOST매핑은 그림 2 MOST 데이터 전송 메커니즘에서 확인할 수 있다.
멀티채널 네트워크는 하나의 네트워크를 통해 제어 데이터, 스트리밍 데이터 및 패킷 데이터를 위한 모든 서비스를 병렬로 사용할 수 있다. 이러한 서비스들은 필요한 경우에 매우 결정론적인 방식으로 쉽게 동기 된다.
150 Mbit/s까지 지원하는 3세대 MOST 규격이 소개됐다. MOST150은 IP 데이터 통신이 가능하며, 0부터 약 150 Mbit/s까지 대역폭을 자유롭게 설정할 수 있는 IEEE 802.3에 기반한 자동차 지원(automotive-ready) 이더넷 채널을 제공한다. 이 방법으로, MOST는 무선 모바일 장치 또는 차간(Car-to-Car) 혹은 차와 망간(Car-to-Infrastructure) 통신의 완벽한 통합을 포함하는 광범위한 IP 프로토콜 기반의 애플리케이션에 개방돼 있다. 
기능 블록 개념의 MOST 프레임워크에는 명확한 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스가 포함된다. 따라서 인포테인먼트 애플리케이션과 운전자 보조 애플리케이션에서 카메라와 같은 센서 인터페이스 간의 인터페이스를 표준화할 수 있다.

엄격한 실시간성 및 낮은 지연 요구사항(Hard real-time and low latency requirements)
센서 융합 애플리케이션들(sensor fusion applications)이 결합된 계층적 접근 방식의 운전자 보조 시스템은 엄격한 실시간성 및 낮은 지연을 요구한다. 지터 제한은 -40°C ~ 95°C (또는 105°C)까지의 자동차 환경 온도 범위를 충족할 만큼 엄격해야 한다.
이런 목적으로, MOST 시스템 개념은 물리 계층 단계상에서 고유의 동시성에 기반한다. 전송 지터(시스템 수준에서 관련)와 정렬 지터(싱글 링크 수준에서만 관련) 간의 명확한 구분으로 강건한 시스템 설계가 가능하다. 규격 제한은 테스트 가능하며 적합성 검증 시 확인할 수 있다.




유연한 토폴로지(Flexible Topology)
MOST 네트워크의 유연성은 이미 입증됐다. 스타, 체인, 트리 등의 다양한 토폴로지와, 폴리머 광섬유(POF), 동축 기반의 전기 물리 계층은 물론, 차폐 또는 비차폐 트위스티드 구리 케이블(STP/UTP) 등 다양한 물리 계층이 가능하다. 동축 케이블 기반의 전기 물리 계층을 사용할 수 있는 MOST150 규격 Rev. 1.0이 최근 발표됐다. 이 표준은 인포테인먼트 영역에서 기존 MOST150 광학 물리 계층을 확장해 하나의 케이블을 통해 양방향 통신 및 전원공급을 가능하게 해 운전자 보조 같은 차량 영역에서 새로운 가능성을 열고 있다. 두 물리 계층은 완전히 호환된다.

높은 대역폭(High Bandwidth)   
MOST는 관리 통신(administrative communication)을 위한 오버헤드가 없이 높은 대역폭을 갖는 동기성 네트워크 시스템 솔루션으로 설계됐다.
동기 및 등시성 스트리밍 연결 관리는 자원의 적절한 배분을 고려하고 있으며, 따라서 QoS(Quality of Service) 통신에 대한 액세스를 제공한다. 등시성 채널의 경우에도 QoS IP 통신이 역시 제공된다.
대역폭 요건은 계속해서 증가할 것이다. 운전자 지원에서 USB 3.0 및 디스플레이 링크 애플리케이션 외에도 비압축 비디오 전송 및 센서 융합에 대한 요구가 있게 될 것이다.
MOST는 명확한 로드맵 정의를 위해 최선을 다하고 있다. MOST 기술은 높은 대역폭을 고려하는 등 미래의 확장을 위해 개방돼 있다. 차세대 MOST는 대역폭이 기가비트 범위로 향상될 것이다. 이것은 오늘날 통신 표준에 사용되는 광학 링크와 동축 링크 모두에 대해서도 전망이 좋아 보인다. 반면에 현재의 UTP 방식은 틈새시장에 머물 것이다.

안전성 측면(Safety aspects)
운전자 보조 시스템의 안전성 측면에서는 안전성 관련 등급에 따라 고려될 필요가 있다. 이러한 애플리케이션을 위해서는 다음과 같은 잠재적인 통신 장애를 안전하게 검출해야만 한다.

- Failure of communication peer
- Unintended message reception
- Message loss
- Re-sequencing
- Message corruption
- Message delay

이를 위해 적절한 안전성 소프트웨어 계층 개념이 도입될 수 있다. 안전성 계층은 하나 혹은 또 다른 하나의 애플리케이션에 추가된다(그림 3). 그 대응책에는 예를 들어,
- CRC (cyclic redundancy check)
- Sequence counter
- Message length
- Timeout detection

등이 있다.
이 개념의 타당성은 이미 독일 TU¨V와 공동으로 수행한 해당 연구에 의해 입증됐다. MOST150은 IEC 61508 SIL 3 및 ISO 26262 ASIL C등급까지의 페일-세이프 애플리케이션이 가능하도록 안전성 계층 개념을 지원한다.
최신 세대인 MOST150은 이미 최대 한도까지 요구사항을 실현한다. 그리고 인포테인먼트 시스템에서와 같이 기능적 시스템 모델이 내부 장치 통신용으로 사용될 수 있기 때문에, 이 애플리케이션의 경우 통신 파트너가 동일한 제어장치에 연결돼 있든 네트워크를 통해 연결되어 있든 문제가 없다. 더욱이 이 네트워크는 안전성 계층 없이도 “정상적인” 네트워크 노드와 연결할 수 있다.

강건성 및 성숙성(Robustness and Maturity)
오늘날 MOST 기술은 운행 중인 115개 이상의 자동차 모델에서 그 강건성이 입증되고 있다. 최신 세대의 MOST 규격에는 운행을 통해 배운 교훈이 반영돼 있다.
3세대 MOST의 경우에는 참조 구현(Reference Implementation)이 실현됐으며, 기술이 성숙하면서 여러 OEM 업체들이 승인을 하고 있다. MOST150 기술을 기반으로한 자동차의 SOP는 2012년 내에 가능할 것이다.
MOST는 시스템 솔루션 접근 방식을 의미한다. 따라서 비용 효율적이다.

- 고유한 네트워크 수준에서의 동시성으로 인해 부품 수준에서의 요구사항은 더 낮추고 자원을 절약한다.
- MOST의 표준화로 동기화된 메시지와 이벤트 흐름을 허용하는 표준화된 명령어 집합인 기능 블록(FBlock)들의 재사용이 가능해졌다.
- MOST는 MOST 코퍼레이션 회원 간에 로열티 없는 크로스 라이센스로 지적재산권(IP, intellectual property) 풀을 제공한다. 따라서 적합성 시험을 기반으로 한 라이센스를 간단히 용이하게 허용할 수 있다. MOST는 기술은 물론 이러한 모델로 인해 프리미엄 자동차 및 양산차 메이커들에게 모두 매력적이다.
- ISO 17025에 따라 공인된 MOST Compliance Test Houses에 의한 확립된 적합성 시험 과정으로 사전 테스트를 거친 컴포넌트들도 제작할 수 있다. 또한 적합성 확인 프로그램은 설계 피드백 루프를 닫기 때문에 지속적으로 표준을 개선하는 데 도움이 된다.

결론
본고에서는 MOST와 같은 유연한 멀티채널 접근 방식이 함께 성장하면서 더 높은 대역폭 요구에 직면하고 있는 인포테인먼트 및 운전자 보조 장치의 요구를 모두 충족하는 최적의 시스템 솔루션을 제공할 것임을 보여준다.
특히 운전자의 주의를 공유하는 분야의 애플리케이션은 인포테인먼트 영역(Infotainment Domain)과 운전자 보조 영역(Driver Assistance Domain)을 간단히 완벽하게 통합할 수 있게 지원하는 적절한 네트워크를 요구할 것이다. MOST 기술은 자동차 시리즈 개발자들이 개발하고 있으며 OEM 업체들이 주도하고 있다. MOST 기술은 이와 같은 자동차에 요구되는 사항들을 충족한다.
MOST 기술은 MOST150이라는 새로운 세대가 시작되고 잘 고안된 로드맵이 제공되면서 탄력이 붙고 있으며 미래 경쟁력도 갖추고 있다. 이 기술은 다가올 도전 과제에 대비할 것이다.

AEM_Automotive Electronics Magazine